1.4 认识汽车材料（2）（课件）《汽车机械基础（第2版）》同步精品课堂（高等教育出版社）

1.4 认识汽车材料（2） 《汽车机械基础》高教版·第2版 教学目标 教学重难点 教学过程 课后作业 领悟汽车机械最基础的工作原理，为专业课的学习奠定基础，为可持续发展服务，促进综合职业能力的形成。 知道铸铁的定义、铸铁的力学性能及分类。 知道汽车常用铸铁和非铁金属及其合金。 能说出碳素钢、合金钢和铸铁材料在汽车上的应用。 能力目标 素质目标 知识目标 01 02 能说出碳素钢、合金钢和铸铁材料在汽车上的应用。 教学难点 知道汽车常用铸铁和非铁金属及其合金。 教学重点 案例引入 铝合金为何成为最受欢迎的汽车材料 Part1 铸铁 铸铁 1.铸铁的定义 平均碳的质量分数为2.11%～6.69%的铁碳合金称为铸铁。汽车上50%～70%的金属材料为铸铁，如气缸体、气缸盖(图)、变速器外壳和后桥壳等所用的材料都是铸铁。 铸铁 2.铸铁的力学性能及分类 铸铁的抗拉强度、塑性和韧性等力学性能远不如钢。当铸铁承受压缩载荷时，具有较高的抗压强度。 石墨的存在虽然降低了铸铁的力学性能，但给铸铁带来了一系列良好的其他性能，如优良的铸造性能，良好的切削加工性，较好的耐磨性和减振性，较低的缺口敏感性。 铸铁 2.铸铁的力学性能及分类 铸铁中的碳主要以渗碳体和石墨两种形式存在。根据碳存在的形式不同，铸铁可以分为灰铸铁、白口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。 此外，还有一种合金铸铁，又称为特殊性能铸铁，是向灰铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素(如铬、镍、钒等),使其具有一些特定性能的铸铁，如耐磨铸铁、耐热铸铁及耐蚀铸铁等。 铸铁 3.汽车常用铸铁 (1)灰铸铁 灰铸铁具有良好的切削加工性，较高的耐磨性、减振性，低的缺口敏感性，且价格低廉，常用于制作汽车发动机飞轮(图)、飞轮壳、变速器壳及盖、离合器壳及压板、进排气歧管、制动鼓、液压制动总泵和分泵的缸体，以及不镶缸套的整体气缸体及气缸盖等零件。 铸铁 3.汽车常用铸铁 (1)灰铸铁 灰铸铁的牌号由“HT”和一组数字组成，其中“HT”为灰铸铁的代号，代号后面的数字表示其最低抗拉强度(MPa)。例如，HT150表示最低抗拉强度为150MPa的灰铸铁。 铸铁 3.汽车常用铸铁 (2)球墨铸铁 球墨铸铁的力学性能较高，在抗拉强度、屈服强度和疲劳强度等方面都可以与钢媲美，但冲击韧性则不如钢。同时，球墨铸铁具有灰铸铁的许多优点，如良好的减振性、耐磨性，低的缺口敏感性等，这都是钢所不能及的。此外，球墨铸铁价格比钢便宜，所以常代替部分铸钢和锻钢制作发动机曲轴(图)。 铸铁 3.汽车常用铸铁 (3)可锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁经过长时间的高温石墨化退火而得到的，它是一种具有团絮状石墨的高温铸铁，因其塑性和韧性优于灰铸铁而得名，实际上并不能进行锻造加工。可锻铸铁常用于制作汽车主减速器壳(图)、差速器壳、后桥壳、轮毂、车轮制动蹄片及驻车制动蹄片等。 铸铁 3.汽车常用铸铁 小提示： 退火是指将金属缓慢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，消除残余应力，稳定尺寸，减小变形与裂纹倾向，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。 铸铁 3.汽车常用铸铁 (4)蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是在灰铸铁的基础上加入蠕化剂(镁钛合金等)和孕育剂(硅铁)进行蠕化-孕育处理后而得到的具有蠕虫状石墨的铸铁。蠕墨铸铁的性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。用蠕墨铸铁制作的制动鼓的使用寿命比用灰铸铁制作的高3倍多。一些发动机排气歧管(图)、气缸盖常用蠕墨铸铁制造。 铸铁 3.汽车常用铸铁 (5)合金铸铁 近年来，随着发动机转速和功率的提高，为了提高气缸体的耐磨性，合金铸铁的应用越来越普遍。 在灰铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素所得到的铸铁称为合金铸铁。加入的合金元素可使铸铁具有耐热、耐酸或耐磨的特殊性能。由于合金铸铁加工工艺较简单、成本较低，具有良好的使用性能，所以应用广泛。 铸铁 3.汽车常用铸铁 一些活塞环、气缸套(图)及气缸盖常采用合金铸铁来制作。 Part2 非铁金属及其合金 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 汽车轻量化的途径有两种： 一是优化汽车框架结构，二是在车身制造上采用轻质材料。而目前常用的轻质材料为铝合金，用铝合金材料实现汽车轻量化是未来汽车发展的趋势。 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 汽车轻量化的途径有两种： 汽车车身约占汽车总质量的30%,对汽车本身来说，约70%的油耗是用在汽车自重上的。因此，汽车车身轻量化对提高整车的燃料经济性至关重要。 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 汽车轻量化的途径有两种： 铝和铝合金是汽车的重要材料之一。铝和铝合金的密度小，耐蚀性好，塑性好，能进行表面处理，导热、导电性能好，强度高，低温性能好。 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 活塞(图)是汽车发动机的重要零件，它是由铝合金制造的。 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 另外，某些汽车发动机的气缸体(图)和气缸盖也是用铝合金制成的。 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 纯铝按纯度可分为三类：高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。纯铝因其强度低、切削加工性差、可焊性差等特点，在汽车工业中使用较少。 铝含量不低于99.00%时为纯铝。纯铝中含有铁、硅、铜、锌等杂质元素，使其性能略微降低。 (1)纯铝 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 向纯铝中加入适量的硅、铜、镁、锌、锰等元素可使其力学性能得到提高，且仍保持密度小、耐蚀性好的优点，因此铝合金得到了广泛的应用。 铝合金就是在纯铝中加入适量的硅、铜、镁、锌、锰等元素后形成的合金。 (2)铝合金 非铁金属及其合金 1.铝和铝合金 铸造铝合金在汽车上用来制作风扇、离合器壳体、气缸盖罩、变速器壳体(图)、离心式机油滤清器和发动机活塞等。 Part3 轴承合金 轴承合金 轴承合金是指在滑动轴承(图)中用于制造轴瓦及内衬的合金材料。在汽车发动机中，曲轴轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承等都采用滑动轴承。轴承是重要的机械零件。 轴承合金 为了使轴的磨损减小到最小限度，保持轴的正常工作，轴承合金必须具备以下要求： ①有较高的挤压强度和抗疲劳强度，并有较低的摩擦因数。 ②能很好地储存润滑油，使接触表面形成油膜。 ③有良好的导热性、耐蚀性和较小的膨胀系数。 轴承合金 轴承合金的理想组织应该是软基体中有硬质点或硬基体中有软质点。 软基体硬质点的材料在工作一段时间后，基体磨损形成凹坑，可储存润滑油，起良好的润滑作用；而硬质点凸起后可支承轴的压力，一旦负载增大，硬质点被压入软基体中，可避免轴的擦伤。 轴承合金 轴承合金的理想组织应该是软基体中有硬质点或硬基体中有软质点。 硬基体软质点的材料在工作中的作用原理基本同前，只不过是软质点磨损后储存的润滑油少些，但由于有面积比例较大的硬基体，工作中易形成一定厚度的油膜，所以它的耐磨性好，疲劳强度高，一般用在重载、高速的发动机上。 轴承合金 常用的轴承合金有锡基轴承合金、铅基轴承合金、铜基轴承合金和铝基轴承合金四类。按用途可分为轴瓦用滑动轴承材料和衬套用滑动轴承材料。 课后总结 轴承合金是指在滑动轴承中用于制造轴瓦及内衬的合金材料。在汽车发动机中，曲轴轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承等都采用滑动轴承。 轴承合金 汽车车身约占汽车总质量的30%,对汽车本身来说，约70%的油耗是用在汽车自重上的。因此，汽车车身轻量化对提高整车的燃料经济性至关重要。 非铁金属及其合金 平均碳的质量分数为2.11%～6.69%的铁碳合金称为铸铁。 铸铁 随堂练习 铸铁的平均碳质量分数范围是： A.0.02%～2.11% B.2.11%～6.69% C.6.69%～10% D.低于0.02% 答案：B 解析：根据定义，铸铁的平均碳质量分数为2.11%～6.69%。 随堂练习 下列哪种性能是铸铁优于钢的？ A.抗拉强度 B.塑性 C.减振性 D.韧性 答案：C 解析：铸铁的力学性能如抗拉强度、塑性和韧性不如钢，但其减振性、耐磨性和缺口敏感性优于钢。 随堂练习 铸铁中的碳主要以哪两种形式存在？ A.铁素体和奥氏体 B.渗碳体和石墨 C.石墨和铁素体 D.渗碳体和珠光体 答案：B 解析：铸铁中的碳主要以渗碳体和石墨两种形式存在。 随堂练习 下列哪种铸铁具有良好的铸造性和切削加工性，常用于制造汽车飞轮？ A.球墨铸铁 B.白口铸铁 C.灰铸铁 D.可锻铸铁 答案：C 解析：灰铸铁具有良好的切削加工性、减振性和耐磨性，常用于制造飞轮、气缸体等零件。 随堂练习 球墨铸铁与钢相比，哪项性能不如钢？ A.抗拉强度 B.屈服强度 C.疲劳强度 D.冲击韧性 答案：D 解析：球墨铸铁在抗拉、屈服和疲劳强度方面可与钢媲美，但冲击韧性不如钢。 随堂练习 灰铸铁的牌号HT200中的“200”表示： A.最低屈服强度为200MPa B.最低抗拉强度为200MPa C.最高硬度为200HB D.碳含量为2.00% 答案：B 解析：HT后面的数字表示灰铸铁的最低抗拉强度，单位为MPa。 随堂练习 下列哪种铸铁常用于制造发动机曲轴？ A.灰铸铁 B.白口铸铁 C.球墨铸铁 D.蠕墨铸铁 答案：C 解析：球墨铸铁具有较高的力学性能，常用于制造曲轴等承受较大载荷的零件。 随堂练习 合金铸铁是通过向哪种铸铁中加入合金元素制成的？ A.仅灰铸铁 B.仅球墨铸铁 C.灰铸铁或球墨铸铁 D.白口铸铁 答案：C 解析：合金铸铁是向灰铸铁或球墨铸铁中加入合金元素（如铬、镍等）制成，以获得特殊性能。 课后练习 1.简述铸铁的力学性能及分类。 2.简述铸铁的定义。 3.简述汽车轻量化的途径。 感谢您的聆听 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $